[发明专利]一种太阳能供电-微藻曝气-耦合回流供氧微氧污泥床组合装置及其应用

说明书

本发明公开了一种太阳能供电‑微藻曝气‑耦合回流供氧微氧污泥床组合装置。该装置包括微氧处理单元、外循环微藻复氧沉淀一体池、太阳能电池组件和补光灯；微氧处理单元包括微氧污泥床、复氧水回流管与回流泵；微氧污泥床内设有微氧污泥填料；所述微氧污泥床通过出水管与外循环微藻复氧沉淀一体池相连接，外循环微藻复氧沉淀一体池能与多个微氧处理单元相连；所述补光灯通过蓄电池和充电控制器与太阳能电池组件相连接。该装置可应用于废水处理。

技术领域

本发明涉及一种太阳能供电-微藻曝气-耦合回流供氧微氧污泥床组合装置及其在废水处理中的应用，属于污水处理技术领域。

背景技术

目前，城市污水处理厂大多采用好氧活性污泥法为核心的污水处理方式，存在高曝气量、高能耗、高污泥产量和高CO₂排放量等缺点，面对污水厂提标改造、节能减排等大趋势，保证少新建、多改造，在现有的传统工艺的构筑物经过改良或改造，推进新工艺的实施，成为污水处理行业急需解决的问题。微氧生物脱氮系统中一般控制0.3-1.0 mg/L的低溶解氧浓度，污泥絮体表面溶解氧浓度较大，生长较多的好氧菌，由于O₂传递阻力，污泥絮体内部则因缺乏O₂，为厌氧菌和兼性菌提供有利的生存环境，因此，微氧生物脱氮系统营造代谢种类多样的好氧菌、厌氧菌和兼性菌共存的生存环境，使硝化和反硝化可以同步发生。此外，微氧生物脱氮系统对碳源的需求低，产生的剩余污泥量少，具有适应多种水质，实现单一反应器的脱氮除碳等优点。微藻是一类形状微小，生长速度快，光合效率高的单细胞生物或者小群落的藻类植物，具有较高的曝气效率，在代替化石能源的生物质柴油的生产方面展现出巨大的优势和潜能，对污水中重金属和氮磷的污染表现了较好的吸附去除性能。藻菌共生技术相比单一污泥脱氮，能够利用光能产氧，减少CO₂的排放，具有自调节pH的能力，且增殖的微藻是高附加值的产物，使污水变废为宝，是一种有前景的污水处理工艺。

目前的藻菌共生系统的研究中，主要是将微藻与细菌以一定比例混合在一起，因污水色度、浊度和污泥等的遮光作用，使微藻的生长受阻，且藻菌混合后微藻的收获难度和成本是制约微藻生物燃料的发展瓶颈。太阳能供电-微藻曝气-耦合回流供氧微氧污泥床工艺可以节约曝气能耗，改善了单一好氧或缺氧技术对反应条件的苛刻和耗能的需求，降低了微藻收获的难度和成本，是一种有前景的污水处理工艺。

发明内容

本发明旨在提供一种太阳能供电-微藻曝气-耦合回流供氧微氧污泥床组合装置及其应用。

本发明首次将微藻复氧和微氧活性污泥技术相结合，以微藻光合作用产氧作为微氧反应装置供氧方式，夜间以太阳能电池储存的能量为微藻光合作用供电，构建太阳能供电-微藻曝气-耦合回流供氧微氧污泥床工艺，通过控制外循环微藻复氧沉淀一体池的回流比可有效控制微氧污泥床水中的溶解氧浓度，微氧污泥床出水中的氮磷污染物进一步被外循环微藻复氧沉淀一体池中的藻类去除，提高污水处理中污染物的去除效率，在污水处理实际应用中有重要的现实意义。

本发明提供了一种太阳能供电-微藻曝气-耦合回流供氧微氧污泥床组合装置，包括水解酸化处理单元、微氧处理单元、外循环微藻复氧沉淀一体池、太阳能电池组件和补光灯；

微氧处理单元包括微氧污泥床、微氧污泥填料、复氧水回流管（将复氧水从外循环微藻复氧沉淀一体池回流到微氧污泥床中）、回流泵、出水管与微氧剩余污泥排放管；微氧污泥床内设有微氧污泥填料；所述微氧污泥床通过出水管与外循环微藻复氧沉淀一体池相连接，外循环微藻复氧沉淀一体池能与多个微氧处理单元相连；

所述外循环微藻复氧沉淀一体池顶部开口，设溢流堰，外循环微藻复氧沉淀一体池为圆柱筒结构，设置在长方体结构的清水池内，清水池底部设出水排放管，外循环微藻复氧沉淀一体池的水通过顶部溢流堰溢流到清水池，再通过清水池的出水排放管排放；所述外循环微藻复氧沉淀一体池内设置拦截网截留微藻，其拦截网以上、顶部液面下设有微藻复氧水回流管，复氧水回流管通过回流泵与微氧污泥床相连，微氧污泥床底部为倒锥形，底部设有污泥排放口；